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出版者:中国铁道出版社

作者:徐洪泽

出品人:

页数:141

译者:

出版时间:2005-6

价格:21.00元

装帧:

isbn号码:9787113065232

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轨道交通信号与控制：基础原理与现代应用 本书聚焦于现代轨道交通系统中至关重要的信号与控制技术，旨在为工程技术人员、研究学者以及相关专业学生提供一套全面、深入且与时俱进的知识体系。 本书的撰写严格遵循工程实践的需求，从最基础的电磁学原理在信号传输中的应用讲起，逐步深入到复杂的列车运行控制策略、先进的列车自动防护（ATP）系统设计，直至覆盖当前主流的列车自动运行（ATO）系统架构及其未来发展趋势。 本书摒弃了对特定品牌或厂商设备的详尽描述，而是着重于通用理论、设计规范和核心算法的剖析，确保内容具备长久的参考价值。我们相信，理解信号控制背后的物理定律和逻辑结构，远比掌握特定硬件的操作手册更为关键。 第一部分：信号传输与基础安全原理 本部分奠定了整个信号控制系统的理论基础。我们将首先回顾通信信号在轨道电路、导轨和无线信道中的传播特性，重点分析环境干扰（如射频噪声、电磁兼容性问题）对信号完整性的影响，并详细阐述抗干扰措施的设计思路。 轨道电路理论是本部分的核心。我们将深入探讨交流和直流轨道电路的工作原理、欧姆定律在定位和分相中的应用。特别地，对多频轨道电路的原理进行了详尽的推导，包括阻抗匹配、负载效应分析以及如何利用频谱隔离实现高密度线路的占用检测。此外，对于绝缘电阻、轨道区段的有效长度计算以及故障诊断，本书提供了大量的工程案例和计算示例。 在安全原理方面，本书阐述了安全冗余设计（Safety Redundancy）的基本概念，包括双通道、三取二（2-out-of-3）逻辑架构，以及如何通过物理隔离和时间隔离来确保系统在单个或多个组件失效时仍能保持安全状态。我们将严格遵循功能安全标准（如EN 50126/50128/50129）的要求，解释安全完整性等级（SIL）的确定过程及其在硬件和软件设计中的体现。 第二部分：列车运行控制逻辑与线路布局 理解信号如何控制列车运行，是实现安全间隔与高效调度的关键。本部分详细介绍了信号显示、进站道岔控制、以及运行许可的生成过程。 进站与出站控制逻辑被系统地梳理。我们将分析信号机的选型（如色灯信号机、数字信号机）及其显示模式的含义，以及信号机与道岔的联锁关系。对于道岔控制，本书深入探讨了电气集中系统（Interlocking System）的基本逻辑布局，包括防止冲突行车路径的核心锁闭原理，以及如何通过微处理器实现复杂的进路排列与取消操作。 线路平面与信号平面图的绘制规范是实践环节的重要支撑。本书提供了标准化的制图方法，并解释了如何将物理线路布局映射到信号控制逻辑图中，确保操作员和设计人员之间的信息一致性。此外，本章还涵盖了区间超限检测、越站停车、以及紧急停车位（E-Stop）的设置与控制机制。 第三部分：列车自动防护系统（ATP）的演进与实现 随着列车速度的提升和运营密度的增加，传统的地面信号系统已不能满足现代铁路的要求。本部分聚焦于车载设备与地面授权系统之间的协同工作——即ATP系统。 本书首先区分了不同类型的ATP系统，包括速度监控（Overspeed Protection, OSP）、停车点控制（Stop Marker Control, SMC）以及更高级的基于移动授权的系统。我们详细解析了移动授权（Moving Block）的基本概念，阐述了如何利用无线通信技术（如GSM-R）实时传输列车位置、限速信息和授权终点，以取代固定区段的限制。 安全距离计算模型是ATP系统设计的心脏。本书给出了基于不同制动曲线（如紧急制动、正常制动）的最小安全距离和最小停车距离的计算方法，并探讨了如何将这些模型参数化，以适应不同线路坡度和列车特性。对于无线列车控制（TETRA/GSM-R）中的数据传输可靠性和延迟容忍度，本书也进行了深入的分析。 第四部分：自动化与故障处理机制 现代轨道交通系统追求更高的自动化水平，本书对ATO系统的基础架构和故障自恢复能力进行了展望性探讨。 ATO基础架构部分，我们阐述了ATO如何集成ATP功能，实现对列车运行速度、牵引/制动力的自动控制，以优化能源消耗和行车平稳性。重点分析了基线控制（Baseline Control）与性能优化控制（Performance Optimization Control）的区别，以及如何通过车载计算单元（OBC）执行精密的加减速曲线跟踪。 故障诊断与降级运行是保障系统高可用性的关键。本书详细介绍了故障树分析（FTA）和失效模式及影响分析（FMEA）在信号控制设备设计中的应用。当关键组件发生故障时，系统应如何自动切换到降级模式（Degraded Mode），例如，从移动授权降级到固定区段授权，或者从自动驾驶降级到人工驾驶，同时确保行车间隔和安全裕度的维持。 结论与展望 本书的最后部分总结了信号与控制技术在面临高速化、网络化和智能化挑战时的发展方向。我们将讨论基于无线通信的列车控制（CBTC/ETCS L3及更高阶段）的实施难点与优势，并探讨了大数据分析在预测性维护和系统性能优化中的潜力。 本书力求做到理论与实践的完美结合，通过严谨的工程视角，为读者构建起理解复杂轨道交通信号控制系统的坚实桥梁。

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我发现这本书的叙述风格相当的“硬核”，它似乎并不打算迎合那些只想了解皮毛的读者，而是直指核心的算法和硬件实现层面。我特别欣赏作者在讲解时所采用的数学模型和状态机描述，这种精确的量化分析，极大地帮助我理解了复杂联锁逻辑是如何被编译成可执行代码的。比如，关于交叉口冲突检测部分的推导过程，作者没有回避复杂的布尔代数和时序逻辑，而是用非常清晰的图示和公式将“不可能发生冲突”的数学证明过程一步步展示出来，这一点对于理解现代安全攸关系统的底层原理至关重要。阅读过程中，我感觉自己仿佛坐在控制室里，亲自参与到每一个逻辑开关的设定中去。对于那些希望深入钻研软件可靠性工程和形式化验证的读者来说，这本书提供的理论深度是远超一般行业手册的，它更像是一部深入探讨如何用数学的确定性来对抗现实世界的不确定性的学术专著。

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这本书给我带来最大的惊喜是它对系统集成和接口标准的关注。在实际工程中，最头疼的问题往往不是单个子系统如何工作，而是它们之间如何无缝、安全地“对话”。作者在这方面投入了大量篇幅，细致解析了不同通信协议（如基于TCN或Ethernet的变种）在联锁层面的数据一致性保障机制。例如，关于时间同步和数据包确认（ACK/NACK）机制的描述，非常详尽地展示了如何通过软件层面弥补物理传输的不确定性，确保发送端和接收端的“世界观”在毫秒级别上保持一致。对于我们这种需要对接多种供应商设备的环境来说，这本书提供的跨平台、跨协议的安全通信框架思维，比任何单一产品的说明书都来得更实用、更具指导意义。它提供的是一套“通用语言”，让不同技术背景的工程师能站在同一个安全高度上进行交流和协作。

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老实说，这本书的学术性非常强，它更偏向于顶层设计和标准化的构建，而不是具体某个厂家产品的操作手册。我更倾向于将其视为一部关于“如何设计一个安全可靠的联锁系统”的元理论书籍。书中对不同安全等级（SIL）的要求进行了详细的对比分析，特别是对IEC 61508/61511标准在铁路领域应用的解读，提供了宝贵的参考。我发现它对系统寿命周期管理（LCM）的论述也十分到位，涵盖了从概念设计、验证测试到退役维护的全过程，这对于负责项目全生命周期管理的管理者来说，是极具价值的。它引导读者思考的不是“这个按钮怎么按”，而是“我们设计这套机制的根本目的是什么，我们如何证明它能长期满足这个目的”。这种宏观视角，对于提升整个项目团队的质量意识至关重要。

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这本书的排版和图文结合处理得非常专业，大量的系统拓扑图和流程图简直是救星。很多技术书籍，光是文字描述就能把人绕晕，但在这本中，作者似乎深知复杂系统学习的痛点，总能用一张精准的图表来瞬间打通理解的堵塞点。我尤其对其中关于远程监控和诊断界面的设计章节印象深刻。书中详细描绘了操作员界面（HMI）需要展示的关键信息优先级，以及在紧急情况下，哪些报警信号必须是最高级别的视觉和听觉刺激。这不仅仅是技术实现，更体现了一种人机交互（HCI）的设计哲学——在压力下，人脑如何最快地接收和处理信息。读完这部分，我立刻回去审视了我们自己正在使用的上位机软件，发现了很多可以借鉴和改进的地方，它帮助我从“能不能用”的层面提升到了“好不好用、够不够安全”的更高层次的思考。

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这部书简直是铁路运行安全的基石！我拿到手的时候，首先被它详尽的架构图所吸引，那种严谨的逻辑和层层递进的阐述方式，让人立刻感受到作者在轨道交通控制领域深厚的造诣。书中对信号系统的演变历史梳理得非常到位，从早期的机械联锁到如今高度数字化的集成控制，每一步的突破都解释得清晰明了。特别是关于故障诊断和冗余设计的章节，简直是教科书级别的范本。我记得有一段专门分析了在极端天气条件下，系统如何通过多重验证机制来确保列车调度指令的准确下达，那种对安全冗余的极致追求，读起来让人非常安心。如果你是新入行的工程师，这本书绝对是快速建立全局观的必备工具书；即便是资深专家，其中对最新国际标准的解读和工程实践的对比分析，也值得反复研读，从中汲取新的思路和优化方向。它不仅仅是知识的堆砌，更是一种对铁路生命线负责任态度的体现，每一个细节都透露着“零失误”的职业精神。

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